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   模拟退火算法在动态设施布置中的应用研究      ★★★ 【字体: 】  
模拟退火算法在动态设施布置中的应用研究
收集整理:佚名    来源:本站整理  时间:2009-01-10 10:10:39   点击数:[]    

接受新布置的概率确定。用模拟退火算法来解决DFLP的最优化问题,首先要确定的是接受新布置的概率。接受概率如下:
P(△Tc)=exp(-△Tc/Tc)
Tc=T0αr-1   r=1,2,…,R
  其中:Tc表示当前温度,△Tc表示总成本的改变量(如果邻域解的成本比当前解的成本低,则△Tc=f(y′)-f(y)),T0是初始温度,α为降温率,通常为0.9,r-1为温度降低的数量。设x是0~1之间的随机数,且x   (2)初始温度的确定。SA启发式需要设置参数,用来降低当前温度以进行寻优。在程序执行的初期,接受邻域解的概率较高,这是初始温度的高低造成的。初始温度选得太高,则算法的计算量增加许多;反之,初始温度选得太低,则一旦算法落入局部最优解的陷阱中就无法再跳出来,从而无法求得全局近似最优解。本文采用如下公式确定初始温度:
T0=-△Tc/1n(p(△Tc))=-0.01f(y0)/1n(0.25)
  其中:T0表示初始温度,f(y0)表示初始解的成本。
3.2 DFLP中的算法描述
  模拟退火算法是一种随机算法,在降温的过程中,须执行一系列的成对交换,确保系统处于稳定状态。把SA启发式算法直接应用于DFLP的思想,叫做SAI,其步骤如下:
步骤0:把每阶段的流量矩阵、长度矩阵和再布置成本作为输入数据,确定SA参数:设T0为初始温度,α为降温率,A为每次温度变化时产生的变化数量,Tmin为最低温度。
步骤1:假定存在温度变化产生器r,置r=1。
步骤2:①产生初始解y0,并将其赋予当前解(即置y=y0);②产生当前解的成本f(y);③设置下列参数:best__sol=y;best__cost=f(y)。
步骤3:给每个温度改变次数赋予初值:i=0,根据退火调度设置当前温度,Tc=T0αr-1,如果Tc 步骤4:①随机选取区段t,然后随机选取其中的两个设施u和v,相互交换其位置,得到的解设为y′,置i=i+1;②计算总成本的改变量:△Tc=f(y)-f(y)。
步骤5:if(ΔTc<0)or(ΔTc>0 and x=random(0,1)f(y),then best__cost=f(y)and best sol=y。
步骤6:if i=A,then update r=r+1返回步骤3,否则返回步骤4。
以上的启发式参数最初的α、A和Tmin由试验得出,Tmin的值取0.01(Tmin=0.01)。由于p(ΔTc)=exp(-VTc/Tc)以及Tc=T0,r=1。
在步骤2中,初始解或布置规划y的值y0=[αx0(1),αx0(2),…,αx0(f)],初始解中的n元矢量αx0(f)代表了t阶段的初始布置规划,其中t=1,2,…,T。另外αx0(f)=[x0(1),x0(2),…,x0(N)],其中的元素x0(i)是矢量,代表部门i的位置,i=1,2,…,N。例如,有6个部门的初始布置中,第一阶段:αx0(1)=[1,2,3,4,5,6],如果这个任务还用于阶段2和阶段3,αx0(1)=αx0(2)=αx0(3),则没有再布置成本。简言之,在阶段1、2、3,设施1、2、3、4、5和6被布置在1、2、3、4、5、和6几个位置。步骤2和3中,启发式参数和数值被初始化,如果达到终止条件(即Tc0(即f(y′)>f(y))且x 3.3 改进的模拟退火算法在DFLP中的应用
  从上面的步骤中得知,把模拟退火的思想直接应用于DFLP中求最优解的方法,比较复杂,计算机执行的效率也比较低,本文把这种思想称为SAⅠ。针对SAⅠ复杂和执行效率的缺点,在SAⅠ基础上添加了正反馈技术的算法用于求解DFLP最优化问题,把这种思想称为SAⅡ。
  SAⅡ执行SAⅠ的1-6步骤,区别是在步骤5包含了正反馈技术,在步骤4重复执行完随机成对交换(随机选择阶段t和其中的两个部门u和v进行交换)以后,获取邻域解y′。同时,获取总成本改变量ΔTc。
由于SAⅡ和SAⅠ的唯一不同点在于步骤5,虽然SAⅡ启发式执行更多的步骤,但SAⅡ因需要较少的重复次数获取高质量的解,从而在计算上更有效率。
4 结语
  模拟退火算法作为一种有效的全局优化算法,正以其思路清晰、原理简单、使用灵活得到广泛应用。随着全局优化技术不断发展,新的优化机制、技术和方法不断涌现,作为基础算法的模拟退火算法亦可充分发挥其串行优势,自身不断改进的同时不断与新的优秀算法结合,得出更合理、有效的混合优化算法。由于在中文文献中,暂时很少有人用模拟退火算法解决DFLP问题,本文提出用模拟退火算法求解DFLP最优解的思想,以供参考。
参考文献
1 Alan R,McKendall Jr etc.Simulated annealing heuristics for the dynamic facility layout problem[J]. Computers & Operations Research,2005(6) 来源:778论文在线  www.qiqi8.com
2 吴斐,侯云章.基于启发式结果的模拟退火算法在布局问题中的应用[J].物流技术,2005(6)
3 王金敏.布局问题的模拟退火算法[J].计算机辅助设计与图形学学报,1998(3)
4 谢云.模拟退火算法综述[J].微计算机信息,1998(4)

    

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